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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
江加辉 张韬 张传誉 王振坤 王春芳
光伏电池作为一种清洁高效的新能源受到广泛关注，但其子模块在串联使用过程中因不均匀老化、局部遮光等原因易发生功率失配，从而产生“热斑效应”，降低光伏电池的利用率和使用寿命。为了使学生深入了解光伏电池模型及其串联不匹配带来的特性表征以及如何解决这一问题，该文研制了一个基于多端口直流变换器的光伏电池DMPPT(distributed maximum power point tracking，最大功率点跟踪)实验平台。首先，对光伏电池进行建模并分析了光伏电池的串联失配特性；然后，分析研究了多端口直流变换器在光伏模块串联应用中的电压均衡策略；最后，研制了36 V/200 W基于多端口Buck-Boost直流变换器的DMPPT实验平台，得到了系统稳态波形，并与采用二极管旁路的方式进行了对比。学生可通过该实验平台和该实验案例更加深入地了解光伏电池模型及其失配特性，以及如何采用多端口变换器实现光伏电池的DMPPT，掌握光伏电池的建模方法，培养发现问题、解决问题、仿真验证的实践能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张勤进 刘彦呈 牛京威 庄绪洲 刘凤春 李霄燕
针对船舶电工学系列课程中电力电子功率变换技术基础知识的自主学习和创新实践,开发出一套开放式功率开关变换技术实验平台。该实验平台由主电路模块、采样及驱动模块、控制系统模块、仿真系统模块等构成,可用于变换器的升降压斩波实验、功率器件特性实验、负载特性实验和创新型实验等实验项目,具有自主学习现代电力电子功率开关变换技术、微处理器技术及自动控制原理的实践教学功能,有利于培养学生独立学习、创新思维的能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张艺明 周明珠 刘超 庄一展
高升压、高效率、高功率密度的DC-DC变换器是可再生能源系统的重要组成部分。耦合电感因其良好的调压特性和高功率密度等特点广泛应用于高升压直流变换器拓扑的构造。基于耦合电感的高升压boost变换器种类非常多，为了帮助学生更好地理解这些变换器，并掌握它们的拓扑规律，该文采用“倍压单元-变换器拓扑-演化规律”思路，总结了一系列非隔离型高升压直流变换器的演变规律。以Y源结构的耦合电感高升压boost变换器为例，进行了模态分析和电压增益推导。为了验证该高升压直流变换器的稳态性质和动态性质，搭建了实验平台，并验证了该变换器的可行性和稳定性，旨在帮助学生加强对电力电子中高升压直流变换器的直观认识和理解，并提升归纳总结能力。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
魏树生 赵争鸣 文武松 李凯 袁立强 蔡伟谦
在大容量多端口电力电子变换器中,基于模块化多有源桥(MMAB)的共交流母线拓扑具有端口隔离、模块化和损耗低的优点,近年来开始得到越来越多的关注.相对于直流母线,高频交流母线存在着固有的高频振荡.母线电压的振荡会增加变换器损耗,危害系统的安全运行,同时单个模块振荡会对其他互连的模块造成影响.该文以两模块单元组成的两种基本变换器为对象,研究了基于模块化多有源桥的共高频交流母线变换器中的振荡问题.利用频域分析,对系统振荡和高频变压器、电感和器件杂散电容等参数的关系进行了推导,给出了不控和受控2种模式下交流母线高频振荡的关键因素.最后,通过变换器在不同工作模式下以及2个模式间切换的实验,对上述结论进行了实验验证,为后续降低和消除高频母线振荡奠定了基础.
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
魏树生 赵争鸣 文武松 李凯 袁立强 蔡伟谦
在大容量多端口电力电子变换器中,基于模块化多有源桥(MMAB)的共交流母线拓扑具有端口隔离、模块化和损耗低的优点,近年来开始得到越来越多的关注.相对于直流母线,高频交流母线存在着固有的高频振荡.母线电压的振荡会增加变换器损耗,危害系统的安全运行,同时单个模块振荡会对其他互连的模块造成影响.该文以两模块单元组成的两种基本变换器为对象,研究了基于模块化多有源桥的共高频交流母线变换器中的振荡问题.利用频域分析,对系统振荡和高频变压器、电感和器件杂散电容等参数的关系进行了推导,给出了不控和受控2种模式下交流母线高频振荡的关键因素.最后,通过变换器在不同工作模式下以及2个模式间切换的实验,对上述结论进行了实验验证,为后续降低和消除高频母线振荡奠定了基础.
关键词：
共交流母线 多有源桥 高频振荡 杂散参数
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
刘桂正 陈为 李振伟
能源互联网中存在越来越多诸如电动汽车等具有“源”“荷”双重身份的电力设备，这类设备大多采用双向DC/DC变换器实现双向功率流动。为了使实验教学紧跟专业技术发展前沿，结合双向Buck-Boost电路和模型化编程手段，完成了双向DC/DC变换器创新实验平台的设计。以电感电流为参考分析了Buck-Boost电路的双向工作模态，对实验平台硬件电路进行了详细设计，并介绍了典型控制策略的模型化软件设计。在此基础上，设计了光伏发电最大功率点跟踪（MPPT）控制实验案例。典型控制实验和光伏发电MPPT控制实验结果验证了实验平台的软硬件设计，也体现出平台的灵活性。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
陈涛 许志 任静 赵春江 刘永生
设计和搭建由光伏(PV)、燃料电池(FC)、蓄电池(Battery)和直流负载(Load)等构成的混合直流微电网系统,对系统的供电模式和能量流动方式进行优化设计,以上海地区日照强度和负载功耗为例,借助Matlab/Simulink对系统进行建模。模拟结果与实验结果吻合性较好,新型混合直流微电网系统较好地克服了光伏发电间歇性和燃料电池输出功率不稳定的影响,光伏与燃料电池搭配使整个系统具有较高的稳定性和实用性。
关键词：
太阳电池 燃料电池 直流微电网 模型仿真
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
马骏杰 孔维文 郝慎才 王钦钰 赵岩
将Matlab/Simulink仿真软件引入电力电子课程实验教学环节,开发了斩控式交流变换器的Simulink仿真实验。以Cuk型AC-AC变换器仿真实验为例,使用Simulink搭建仿真电路模型,分析了占空比改变前后的AC-AC变换器输入输出电压波形以及关键元件处于异常时的输入输出电压仿真波形。实验结果与理论分析一致,说明将Simulink仿真应用在实践教学中可以准确、方便地获取实验结果。
关键词：
电压变换 AC-AC变换器 仿真实验教学
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
陈龙 卢旺
设计一个滑模变结构控制器以实现变换器良好的输出性能。根据变换器的状态方程,建立系统的数学模型,以指数趋近律作为控制律,得到滑模控制器表达式,采用边界层滑模控制技术减小控制器的抖振,并利用李雅普诺夫函数验证系统的稳定性。Matlab仿真与实验平台实测结果表明,设计的滑模控制器与PID控制器相比具有响应快速、过冲小、鲁棒性强等优点。该实验可加强学生对滑模变结构控制与Buck变换器相关知识的理解,提高学生的实践动手能力以及实验积极性。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张磊 赵明冬
参照实际分布式光伏并网系统工程的项目,创制了一套面向光伏应用专业的开放式模块化光伏并网发电实训平台,介绍了该平台的技术方案、构成、可完成的实训项目、调试步骤及其应用。该实训平台融识图、设计、装配、调试、应用于一体,可分层次、分类别使用。实践效果表明:该平台对学生由知识掌握型向知识灵活应用、解决实际工程问题的转化有很好的过渡作用,具有较高教学与科研价值。
关键词：
光伏并网 实训平台 光伏发电 电气系统
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李文娟 马鸣一 邸金霖 岳春风
为了使控制理论课程的教学效果更加理想,提出将控制理论的教学与负载模拟变换器仿真实验相结合的教学方法。探讨解决传统PI控制稳定性差、无法实现对指令电流的无静差跟踪等问题,提出了改进重复控制的方案。给出了改进重复控制器的设计步骤以及具体参数。在Simulink仿真平台上建立了负载模拟变换器的系统仿真模型,对阻感性负载、阻容性负载以及突变负载进行了模拟与分析。结果表明:采用改进重复控制的负载模拟变换器,可以实现对指令电流的无静差跟踪,并且谐波畸变率低,可以更好地模拟负载。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
韩克 罗永通 余剑生
基于广东技术师范学院"光伏发电系统"科研项目,采用Proteus虚拟仿真技术和方法,设计与研究光伏系统蓄电池充放电的瞬间电流、平均电流、累加电流和动态特征的日K线柱型图显示模型,对蓄电池充放电原则提出了实用的分析方法。该监控系统具有可视化描述、直观形象、实时性好、可实现本地系统监控和远程监控功能,能在光伏发电系统得到很好应用。
关键词：
光伏蓄电池 电流监控 仿真实验
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
樊志强 赵争鸣 施博辰 虞竹珺 郑嘉霖
多端口电力电子变压器正成为新一代电网的关键设备,但其损耗建模和解算非常困难。DSIM软件适用于复杂结构电力电子变换器仿真解算,尤其是电力电子变压器。针对多端口电力电子变压器,该文进行了比较全面的损耗分析,并且例证了DSIM软件在复杂电力电子变换器系统损耗分析方面的有效性。建立了电力电子变压器损耗模型,通过仿真和实验验证了所提出的模型的准确性和有效性。结果表明:单台电力电子变压器具有最优效率点;对于两台电力电子变压器集群运行,轻载时只运行单台电力电子变压器效率最优,重载时两台电力电子变压器同时运行效率最优。该文对损耗模型的分析,可以为电力电子变压器运行效率优化提供参考。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
梁营玉 李武林
"新能源发电并网技术"具有内容广泛且抽象、前沿性和专业性极强、学习难度大等特点。为了激发学生的学习热情,进一步提升教学效果,基于PSCAD/EMTDC设计了光伏发电并网系统的虚拟仿真实验教学平台,以便开展相关实验教学工作。基于该实验教学平台,初步设计开发了3个实验:(1)依托光伏阵列的数学模型搭建电磁暂态仿真模型,分析不同工况下的输出特性;(2)根据增量电导法的基本原理,设计并实现光伏发电系统的最大功率跟踪策略;(3)在PSCAD/EMTDC中搭建光伏并网系统的实验模型,验证主回路设计的合理性和控制系统的正确性。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
姜萍 石文胜 田静 靳子建 尤笑莹
根据实际工程案例,设计了基于图形用户界面的光伏发电虚拟仿真实验教学平台。通过Matlab中GUIDE指令设计构建人机交互界面,在界面中进行太阳能辐照度计算、光伏阵列设计、斩波电路及MPPT算法、逆变器设计等。使用实际工程案例结构、参数等进行光伏发电的工艺流程和工作原理的仿真,为高校自动化等相关专业的理论教学和实践训练提供了不同层次需求的教学资源。
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